Plasmonic metamaterials based on titanium oxides

Abstract

The basic information about any kind of metamaterials is given in this paper. Special attention is dedicated to materials on the base of titanium oxides, which have not been studied as metamaterials yet. Due to different titanium oxidative states in thin films of titanium oxides deposited by dc magnetron sputtering, which influence various conductive properties from the ones typical for dielectrics, over the ones typical for semiconductors, to the ones typical for metalloids, these materials show typical metamaterials properties. This is noticed for the first time in our investigations, which are partially presented in this paper. Huge number of band gaps influences extreme change of optical properties, particularly refractive index which changes from very high to near zero values. Reasons for that behaviour are explained over corresponding splitting of molecular orbitals.Osnovne informacije vezane za bilo koje vrste metamaterijale date su u ovom radu. Posebna pažnja je posvećena materijalima na bazi titanoksida, koji još uvek nisu bili predmet takvih izučavanja u svetu. Zbog različitih oksidativnih stanja titana sadržanim u tankim slojevima titanoksida deponovanih pomoću dc magnetskog rasprskavanja, koja utiču da različite faze materijala i koja pokazuju različite provodne osobine od onih tipičnih za dielektrike, preko tipičnih za poluprovodnike, sve do onih tipičnih za metaloide, ovi materijali pokazuju tipična svojstva za metamaterijale. To je primećeno po prvi put u svetu u našim istraživanjima, koja su delimično predstavljena u ovom radu. Veliki broj pragova procepa utiče na ekstremne promene optičkih svojstava, naročito indeks prelamanja, koji se menja od veoma visokih vrednosti do vrednosti bliskih nuli. Razlozi za takvo ponašanje se objašnjavaju preko odgovarajućeg cepanja molekulskih orbitala.